竹纖維分佈與理論理想北海道大學等幾乎相同。

　據北海道大學佐藤佐藤副教授課題組研究，竹纖維的密度分佈是為了使彎曲強度最大化，這與理論上得到的理想纖維分佈幾乎相同。作為一種新的仿生技術，它有望引領先進材料的發展。

　竹子是一種既輕便又耐用的天然功能材料。原因是空心部分較多，木材部分嵌入了許多與鋼具有相同剛度的纖維。另一方面，看竹子的橫截面，可以看出嵌入纖維的分佈不均勻，密度從橫截面的內側向外側逐漸增加。

　為此，課題組利用結構力學理論分析了截面內纖維分佈與整個樹幹抗彎強度的關係。它與從實際竹子中獲得的纖維分佈測量數據進行了比較。

　作為理論分析的結果，發現使抗彎剛度最大化的纖維分佈根據穿透橫截面的纖維的總數而不同。當纖維的數量較少時，竹子的彎曲剛度通過按照線性函數從內向外增加纖維密度來最大化。發現當存在許多纖維時，通過根據二次函數從內向外增加纖維密度，使抗彎剛度最大化。

　另一方面，在野竹中，根部和尖端之間的橫截面中的纖維分佈不同，根部纖維多，尖端附近纖維少。然後，發現測量數據的纖維分佈從竹子的根部到尖端從二次函數形式變為線性函數形式，這與理論相符。

　從這個結果來看，使空心圓柱體的抗彎剛度最大化的最佳傾斜分佈通常與竹子橫截面的纖維分佈非常相似，竹子是性能最高的功能梯度材料。導致圓柱結構的設計和開發。

論文信息：[PLOS ONE] 以竹為靈感的功能梯度空心圓柱體優化設計